Reaktif boyarmaddeler

Tekstil elyafı ile kovalent bağ oluşturmak üzere reaksiyon veren boyarmaddelerdir.

Reaktif boyalar, selülozik elyafın boyanmasında ve baskısında kullanıldıkları gibi yün, ipek ve poliamidin boyanmasında da kullanılırlar (Başer ve İnanıcı, 1990). Bütün boya sınıfları içerisinde kumaş ile kovalent bağ oluşturan tek renklendiricilerdir. Suda çözünebilirler (Zolinger, 1987). Soğuk çözeltide ve sürekli boyamalar için uygundurlar.

Bütün renk serisi vardır ve renkleri parlaktır (http://ansiklopedi. turkcebilgi. com/

Boyarmaddeler). Boyama koşullarında selülozik elyaflarla kimyasal reaksiyona girerek kovalent bağ oluşturduklarından yaş haslıkları çok yüksektir (DPT, 1991). Soğuk suda uygulanabilmeleri ve boyama işlemlerinin kısa oluşları nedeniyle avantaj sağlarlar (Nas, 2006).

3.1.3. Ġyonik olmayan boyarmaddeler

3.1.3.1. Dispers boyarmaddeler

Suda eser miktarda çözünebilen, bu nedenle sudaki dispersiyonları halinde uygulanabilen boyarmaddelerdir. Boyarmadde, boyama işlemi sırasında dispersiyon ortamından hidrofob elyaf üzerine difüzyon yolu ile çekilir. Boyama, boyarmaddenin elyaf içinde çözünmesiyle gerçekleşir (Başer ve İnanıcı, 1990). Dispers boyarmaddeler polyester, poliamid ve akrilik elyafın boyanmasında kullanılmaktadır (Nas, 2006).

Anyonik ve iyonik olmayan boyalardaki kromoforlar genellikle azo veya antrokinon gruplarıdır. Azo bağlantılarının indirgeyici kısmı, atık maddedeki toksik aminlerin oluşumundan sorumludur. Kaynaşmış aromatik yapıları sayesinde antrokinon bazlı boyalar biyobozunmaya daha dirençlidir ve atıksuda renkli halde kalırlar. Reaktif boyalar tipik olarak vinil sülfon, klorotriazin, trikloroprimidin, diflorokloroprimidin gibi reaktif grupların farklı çeşitleri ile kombine edilmiş azo bazlı kromoforlardır. Bunlar, pamuk gibi kovalent bağ oluşturmak için tekstil liflerine bağlandıklarından diğerlerinden farklılık gösterirler. Açık renk, düşük enerji tüketimli basit uygulama teknikleri gibi elverişli karakteristikleri ile tekstil endüstrisinde geniş bir şekilde

kullanılırlar. Suda çözünen reaktif ve asit boyalar, geleneksel arıtma sistemlerinden etkilenmeden geçtikleri için problemlidirler. Bu nedenle bu maddelerin ortamdan uzaklaştırılmaları da çok önemlidir (Ramachandra et al.; Robinson et al., 2001).

Bazik boyalar, yüksek parlaklığa ve renk yoğunluğuna sahiptir. Düşük konsantrasyonlarda bile yüksek derecede görünürlükleri vardır (Ramachandra et al.; Fu and Viraraghavan, 2001) . Metal kompleks boyalar ise genellikle kanserojen olan krom tabanlıdır (Ramachandra et al.; Clarke and Anliker, 1980; Mishra and Tripathy, 1993;

Banat et al., 1996). Dispers boyalar, sulu ortamda iyonize olmazlar ve bazıları biyolojik ortamlarda birikme özelliği gösterirler (Banat et al., 1996). Bu boyaların kimyasal kararlılığı ve düşük biyobozunabilirliği nedeniyle geleneksel biyolojik atık su arıtma sistemleri, boya içeren atık suyu arıtmada verimsiz kalmaktadır.

3.2. Reaktif Boyaların Zararları

Reaktif boyalar, istenen parlak renkte boyama ve kolay uygulama tekniklerinden dolayı tekstil sektörü uygulamalarında geniş yer bulur (O'mahony et al., 2002; Aksu, 2005). Bu boyalar azo veya antrakinon bazlı renklendiriciler ve çok çeşitli reaktif gruplar içerir. Reaktif grup klorotriazin, trikloroprimidin ya da diflorokloroprimidin olabilir (Mahmoud et al., 2007). Reaktif boyalar önce adsorbe olur ve sonrasında tekstil elyafı ile kovalent bağ oluşturur. Değişik tip reaktif gruplar Çizelge 3.3‘de verilmiştir (Asgher, 2011).

Suda çözünebilen reaktif boyaların yaklaşık % 10-15‘i atık sulara karışarak çevre için ciddi zararlar oluştururlar (Al-Degs et al., 2000). Kimyasal olarak kararlı ve biyoçözünür olmayan reaktif boyalar ise geleneksel atık giderme tesislerinde giderilmeden kalırlar ve bu nedenle uzaklaştırılmaları çok önemlidir (Chern and Huang, 1998; Özacar and Sengil, 2003).

Çizelge 3.3. Bazı reaktif grupların kimyasal isimleri ve yapıları.

Kimyasal Ad Kısaltma Kimyasal yapı

4. TEKSTĠL ATIKSULARI

Son 20 yıldır kirlenmiş su havzalarının temizlenmesi, başlıca bilimsel ilgi alanlarından biri olmuştur. Tekstil, kâğıt, baskı, demir-çelik, kok, petrol, pestisit, boya, solvent ve eczacılık sektörlerinde yüklü miktarda su ve organik bazlı kimyasallar kullanılmaktadır (Aksu, 2005). Bilim adamları, endüstriyel atıklardaki organik miktarlarına uygulanan sıkı kısıtlamalar nedeniyle, atık suların verimli olarak temizlenmesi için teknoloji geliştirme arayışına girmiştir. Sentetik boyalar, kauçuk, tekstil, plastik, kâğıt ve kozmetik gibi sektörlerde renklendirme için yaygın olarak kullanılmaktadır (Chiou and Li, 2002). Tekstil sektöründe kullanılan boyaların neden oldukları atıklar çevreye salınmaktadır. Öyle ki üretilen boyaların % 2‘si sulu atıklara geçmekte ve bunun sonucunda da önemli oranda renkli su ortaya çıkmaktadır (Robinson et al., 2002). Toplumdaki temiz su farkındalığı genel olarak yüksek olup, milyonda bir gibi bir miktardaki boyanın bile suyun rengini etkilediği bilinmektedir (Banat et al., 1996; Robinson et al., 2002; Kumar and Porkodi, 2007; Pavan et al., 2008). Suya karışan boyalar güneş ışınını absorplayabilir, yansıtabilir ve bir çeşit etkileşim sonucu uzun vadede sudaki yaşam ve besin zincirine zarar verir (Banat et al., 1996; Asgher, 2011). Çoğu boyalar toksik ve kanserojendir. Bu durum, suda yaşayan canlılar için ciddi tehdit oluşturur (Akar et al., 2008; Hameed et al., 2008). Sentetik boyaların, özellikle su, sabun, ışık gibi etkilere dayanıklı olması için kompleks aromatik hidrokarbonlar kullanılmaktadır (Poots et al., 1976; McKay, 1979). Bunun sonucu olarak boyalar geleneksel biyolojik temizlik işlemlerine ve oksitleyici maddelere karşı dayanıklı hale gelirler (Fu and Viraraghavan, 2001; Radha et al., 2005; Crini, 2006;

Akar et al., 2008).

4.1. Tekstil Atıksularının Özellikleri

En çok kullanılan endüstrilerden biri olan tekstil endüstrisi atıksuları miktar ve bileşim yönünden çok değişken olup, kompleks bir yapıya sahiptir (Germirli vd., 1990).

Boyarmaddeler basitçe, renk açığa çıkartmak için tekstil veya yüzeylere tutunan

kimyasal bileşiklerdir. Birçok boyarmadde karmaşık organik moleküllerden oluşur.

Bunların, hava ve deterjan gibi birçok etkene direnç göstermesi gerekmektedir (Ramachandra et al.). Tekstil endüstrisinde boyama işlemi kumaşa renk vermek için yapılır. Tekstil ürünlerine çeşitli özellikler kazandırmak amacıyla yapılan işlemler sonucu, bazı organik ve inorganik maddeler atık suya karışmaktadır. Gerek iplik gerekse kumaş gibi ürünlere renk kazandırmak için yapılan çalışmalar sonucunda meydana gelen kirlilik, tekstil atık suları içinde en büyük paya sahiptir (Arslan, 2004).

Tekstil endüstrisi atıksuları yüksek konsantrasyonda boyarmadde, BOİ, KOİ ve AKM ihtiva eden atıksulardır (McKay, 1984). Yüksek oranda KOİ ve renk verici maddeler atıksuyu estetik olarak kötüleştirerek, normal hayat için gerekli olan çözünmüş oksijen miktarını azaltmakta ve atıksuyun arıtımını güçleştirmektedir (Asfour et al., 1985).

Dünyada üretilen boyarmaddelerin miktarı tam olarak bilinmemekle birlikte yılda 10,000 tonun üzerinde olduğu tahmin edilmektedir. Çevreye boşaltılan boyarmaddelerin miktarı da tam olarak bilinmemektedir. Üretimde %1-2, kullanımda ise %1-10 kayıp tahmin edilmektedir. Reaktif boyarmaddeler için bu oran yaklaşık % 4 olabilir. Büyük üretimi ve geniş uygulamaları nedeniyle, sentetik boyarmaddeler düşündürücü derecede çevre kirliliğine ve ciddi sağlık risklerine neden olmaktadır.

Çevreyi koruma üzerine gelişen kaygılar, çevre dostu teknolojiler, tatlı su kullanımının azaltılması ve atık su çıkışının düşürülmesi ile endüstriyel gelişimi etkilemiştir (Ramachandra et al.).

Tekstil endüstrisinde atıksu bileşim ve miktar bakımından farklılık gösterir.

Atıksulardaki kirleticilerin birincil nedeni liflerin doğal olarak saf olmamasıdır. İkincil neden ise işlemlerde kullanılan kimyasal materyallerdir. Çok miktarlarda boya, taşıyıcı, krom ve türevleri ve de sülfür atıksularda bulunur (Kestioğlu, 1992).

Boyaların kimyasal yapısındaki farklılıklardan ve boyama prosesinin çeşitliliğinden dolayı boyalı atıksuların karakterizasyonu oldukça zordur (Correia et al., 1994).

Tekstil endüstrisinde her 1 kg ürün için 40-65 kg atıksu oluşur. Boyama işleminin sonunda görülen atıksuyun ana karakteristik parametresi renktir ve bu ayrışmış ve de koloidal oluşmuş rengin kaynağı da bu işlemlerde kullanılan boyama maddeleridir (Tekoğlu and Özdemir, 2010).

Kompleks oluşumları yanında, tekstil atıksuları yüksek hacimleri nedeniyle de problemler yaratır. Su tüketiminde birinci sırada yer alan tekstil endüstrisi, su kaynaklarını kurtarma amaçlı atıksu geri dönüşümü konularında da önemli bir yer tutmaktadır. Tekstil endüstrisinin neden olduğu bir diğer problem, bu endüstrinin birçok alt bölüme sahip olması ve bu nedenle de farklı oluşum ve hacimde atıksu üretmesidir. Bu durum arıtma yöntemlerini seçmede genelleme yapmayı çok zorlaştırır ve her bir üretim alanını farklı bir örnek olarak almayı zorunlu hale getirir (Demiral, 2008).

4.2. Tekstil Atıksularının Arıtım Yöntemleri

Boya endüstrisi atıkları, yüksek kimyasal oksijen ve biyolojik oksijen talepleri, bekletilmiş katı maddeler, bulanıklık, toksik yapıtaşları ve gözle görülebilen renkleri nedeniyle müdahale edilmesi gereken en problemli atık sulardan biridir.

Boyarmaddeler, ışık geçirgenliğini azaltması nedeniyle su yaşamındaki fotosentetik aktiviteyi, içindeki aromatiklerin ve metallerin mevcudiyeti nedeniyle de su yaşamını etkileyebilir (Clarke and Anliker, 1980; Zolinger, 1987; Mishra and Tripathy, 1993;

Banat et al., 1996; Fu and Viraraghavan, 2001; Robinson et al., 2001).

Tekstil endüstrisi atıksularında kirletici parametrelerinin çok çeşitli olması, bu sektöre ait atıksuların arıtılmasında farklı arıtma yöntemlerinin kullanılmasını gerekli kılar. Atıksu arıtma tesislerinin ilk yatırım ve işletme maliyetlerinin en aza indirilebilmesi için en uygun arıtma tipinin belirlenmesi gerekir (Abo-Elela et al., 1988). Arıtma yöntemleri fiziksel, kimyasal ve biyolojik olarak sınıflandırılabilir.

Bunlar adsorpsiyon, koagülasyon/flokülasyon, ileri oksidasyon işlemleri, ozonlama, membran filtrasyonu, elektrofiltrasyon, elektrokinetik koagülasyon, elektrokimyasal

bozunma, iyon değiştirme ve biyolojik işlemlerdir. Bu yöntemler, endüstriyel atıkta renk giderimi sağlayabilir ancak pahalıdırlar (Gong et al., 2005). Ayrıca bu yöntemlerde depolama problemi olan atık çamurların oluşumu da bir diğer dezavantajdır. Bu yöntemler içinde sorpsiyon iyi sonuç verdiğinden ve birçok renklendirici malzemenin uzaklaştırılmasını sağladığından en çok kullanılan yöntemdir (Ho and McKay, 2003; Jain et al., 2003; Özacar and Şengil, 2005; Vasanth Kumar and Sivanesan, 2007).

Yaygın olarak kullanılan biyolojik arıtma işlemlerinin çoğu, boya, KOİ ve bulanıklık gideriminde etkili olmalarına rağmen renk gidermede etkisiz kalmaktadır (Lin and Chen, 1997).

Endüstri atık sularının arıtılması işleminden önce, endüstrinin verdiği kirliliğin cinsi ve düzeyinin saptanması gerekir. ABD‘de endüstrinin günümüzdeki düzeyine henüz ulaşmadığı ve nüfusunun 170 milyon dolaylarında olduğu devrede yapılan saptamalara göre, farklı endüstrilerin meydana getirdiği kirlenmenin insan metabolizma kirliliği cinsinden oranları şu şekilde belirtilmektedir:

Kâğıt endüstrisinin oluşturduğu kirlilik 44 milyon insanın,

Fermantasyon endüstrisi (bira, şarap, alkol üretimi) 30 milyon insanın, Şeker pancarı 17 milyon insanın,

Et işleme endüstrisi 13 milyon insanın, Tekstil endüstrisi 10 milyon insanın, Konserve endüstrisi 9 milyon insanın,

Sentetik lastik, dericilik, sabun ve yağ işleme 5 milyon insanın, Petrol rafinerisi ise 4 milyon insanın,

karşılığı olan kirliliğe neden olmaktadır (http://www.agri.ankara.edu.tr/soil_ sciences / 1250 _ Karaca_CevreKirliligi_Bolum_5.pdf, 28.02.2012).

Çizelge 4.1‘de tekstil endüstrisi atıksularının arıtılmasında kullanılan teknolojiler ve Çizelge 4.2‘de de fiziksel/kimyasal işlemlerin çeşitli boyalar için etkinliği verilmiştir (Vandevivere et al., 1998; (Kouba and Zhuang, 1994).

Çizelge 4.1. Tekstil endüstrisi atıksularının arıtılmasında kullanılan teknolojiler.

Proses Arıtma kademesi Performans Sınırlama

Fenton prosesi Ön arıtma

Çok iyi renk giderimi, düşük ilk yatırım ve

işletme maliyeti

Toksik çamur oluşumu

Elektroliz Ön arıtma Çok iyi renk giderimi

ve ucuz

Köpük oluşumu ve elektrot ömrü kısa

Flotasyon Ön arıtma %90 renk giderimi,

%40 KOİ giderimi

Aktif çamur İkinci kademe arıtma KOİ ve azot giderimi

Yüksek kalıcı KOİ, N, renk ve yüzey aktif

maddeler Anaerobik/Aerobik İkinci kademe arıtma İyi KOİ, renk ve toksik

madde giderimi

Yüksek kalıcı renk ve KOİ

Biyofilm Reaktörler İkinci kademe arıtma İyi KOİ ve renk giderimi Mantarlar/H₂O₂ İkinci kademe arıtma Çok iyi renk giderimi

Koagülasyon/Flokülasyon Ön, ikinci kademe veya ileri arıtma

Çok iyi renk giderimi, su geri kazanımı

Her zaman etkili değil, çamur problemi

Ozon İleri arıtma Çok iyi renk giderimi,

su geri kazanımı

Pahalı, aldehit oluşumu

Sorpsiyon (karbon, kil,

biyokütle) Ön ve ileri arıtma

Yeni sorbentler, etkili ve ucuz, su geri

kazanımı

Yüksek bertaraf ve rejenerasyon maliyeti

Fotokataliz İleri arıtma İyi renk ve toksik

madde giderimi

Sadece son adımda kullanılabilir

Çizelge 4.2. Fiziksel/kimyasal işlemlerin çeşitli boyalar için etkinliği.

Kimyasal maddeler kullanılarak renk gideriminin sağlandığı bir işlemdir.

Temeli, ortamdaki kimyasal türler arasındaki elektron transferine dayanır. Kolay uygulanabildiği için çok yaygın olarak kullanılır. Bu yöntemde, boya molekülündeki aromatik halkanın kırılmasıyla atıksuda boyarmadde giderimi gerçekleşir. Aynı zamanda, boyarmaddelerden kaynaklanan toksik bileşikler oksitlenerek biyolojik olarak indirgenebilir hale getirilir. Başlıca kullanılan oksidantlar; ozon (O3), klor (Cl2), hidrojen peroksit (H2O2), potasyum permanganat (KMnO4)‘tır. Sıcaklık, pH, reaktantlar, ürün konsantrasyonları, kataliz varlığı gibi parametreler oksidasyonun sonucunu etkileyen temel faktörlerdir (Kocaer ve Alkan, 2002; Erkurt, 2006; Nas, 2006;

Yılmaz, 2007).

Kimyasal arıtma yöntemlerinin KOİ, renk ve toksisite giderimi gibi avantajlarının yanı sıra, atık sudaki kirleticilerin çamura transfer olması nedeniyle çamur problemi oluşturması gibi dezavantajları da vardır (Robinson et al., 2001).

4.2.1.2. Fotokimyasal yöntem

Fotokimyasal yöntemde, boya molekülleri, hidrojen peroksit (H2O2) varlığında UV radyasyonu ile CO2 ve H2O‘ya dönüştürülür. Parçalanma yüksek konsantrasyonlardaki OH radikallerinin oluşmasıyla meydana gelir. Bu da, UV ışığının H₂O₂‘i aktive ederek iki OH radikaline parçalaması ile oluşur.

H₂O₂ +hv 2 OH^- (4.1)

Boyarmaddenin giderim hızı, UV radyasyonunun şiddetine, pH‘a, boyarmaddenin yapısına ve boya banyosunun bileşimine bağlıdır. Boya içeren atıksuların fotokimyasal yöntemlerle arıtılmasının en önemli avantajı, atık çamur oluşmaması ve kötü kokulara neden olan organiklerin önemli derecede azaltılmasıdır (Robinson et al., 2001; Kocaer ve Alkan, 2002).

4.2.1.3. H2O2-Fe(II) tuzları (Fenton ayıracı)

Hidrojen peroksit (H₂O₂), normal şartlarda renk giderimi bakımından tek başına yetersizdir. Fakat asidik ortamda Fe(II) ile reaksiyona girerek H₂O₂‘ya göre daha avantajlı olan fenton ayıracını oluşturmaktadır. Fenton ayıracı, biyolojik olarak uzaklaştırılması zor olan bileşikler ve toksik madde içeren atıksuların arıtımı için oldukça uygundur. Bu arıtım yöntemi ön oksidasyon ve koagülasyon olmak üzere iki adımda gerçekleşir.

Fe²⁺ + H₂O₂ Fe³⁺ + OH^- (4.2)

Atıksuların fenton ayıracı ile arıtılmasında, hem renk yok edilir hem de adsorbe olabilen organohalojenürler giderilir. Aynı zamanda, metal bileşik türündeki boya kaynaklı ağır metaller, demiroksitlerle birlikte nötralizasyon basamağında çöktürülebilmektedir. Bu nedenle, H2O2 ile arıtmaya göre fenton ayıracı daha avantajlıdır (Sewekow, 1993; Uysal, 2010).

Prosesin; KOİ, renk ve toksisite giderimi gibi avantajlarının yanında, floklaşma işleminin gerçekleşmesi nedeniyle atıksudaki kirleticilerin çamura transfer olması ve çamur probleminin ortaya çıkması gibi dezavantajları da mevcuttur (Robinson et al., 2001).

4.2.1.4. Ozonlama

Ozon, iyi bir oksitleyici ajanı olarak yıllardır kullanılmaktadır. Ozon ile hidrokarbonları, fenolleri, pestisitleri ve aromatik yapıları parçalamak mümkündür. Bu özelliğinden dolayı sulardaki sentetik boyarmaddelerin gideriminde ozonlama tekniği kullanılmaya başlanmıştır (Lin and Lin, 1993; Xu et al., 1999; Forgacs et al., 2004).

Ozonlama yönteminde, boya giderimi için ozon gazı kullanıldığından, atık veya çamur oluşmaz. Ancak, reaksiyon sonucunda oluşan ürünlerin bazen renkli olması, tam anlamıyla renk gideriminin olmadığını göstermektedir (Churchley, 1994). Ham tekstil atık suyunda ozonlama yöntemi yeterince verimli değildir. Bu nedenle son uygulama olarak veya en azından kimyasal koagülasyonu takiben kullanımı daha uygundur. Ham atıksulara uygulanan ozonlama %50‘lik renk giderimi sağlarken, kimyasal çöktürmeden geçmiş tekstil sularına uygulandığında bu %90‘lara çıkmaktadır (Tzitzi et al., 1994).

Ozonlama sonucunda kimyasal oksijen ihtiyacı (KOİ) çok azalır ve BOİ artar.

Pek çok boyarmaddenin, kükürt klorür ve klor içermesi nedeniyle parçalanma ürünleri bazen oldukça toksik olabilmektedir (Robinson et al., 2001). Ozonlama yönteminin bir diğer dezavantajı ise reaksiyonun tuz, pH ve sıcaklık gibi faktörlere duyarlılığıdır (Slokar and Le Marechal, 1997; Wu and Wang, 2001). Çıkış sularının ozonlandıktan sonra tekrar kullanılabilmesi, arıtım tesisi için kimyasal madde ve su tasarrufu sağlamaktadır (Perkins et al., 1995).

4.2.1.5. Klor ile renk giderimi

Boyarmadde içeren atıksuların kimyasal oksidasyonu klorlu bileşiklerle de yapılabilir. Sodyum hipoklorit (NaOCl) kullanılarak yapılan renk giderim

çalışmalarında klor, boya molekülünün amino grubuna saldırarak azo bağının kırılmasını sağlamaktadır. Boyarmadde giderim verimi, ortamdaki klor konsantrasyonunun miktarıyla doğru orantılıdır. Alıcı ortamdaki olumsuz etkileri nedeniyle bu yöntem çok sık kullanılmaz. Ayrıca, reaksiyon sonucu oluşan kanserojen ve toksik özellikteki aromatik aminlerin alıcı ortamlara bırakılması bu yöntemin dezavantajlarındandır (Slokar and Le Marechal, 1997; Robinson et al., 2001; Kocaer ve Alkan, 2002; Uysal, 2010).

4.2.1.6. Kimyasal floklaĢtırma ve çöktürme

Bu yöntemde floklaşma ve çökelme kimyasal maddeler yardımıyla sağlanır. Bu kimyasal maddeler, atıksuya katıldıklarında meydana gelen floklaşma sayesinde çözünmüş madde ve koloitleri giderirler. En çok kullanılan kimyasallar, Al2(SO4)3, FeCl3, FeSO4 ve kireç sayılabilir (Erkurt, 2006).

Son yıllarda boyarmaddelerin yapılarında meydana gelen değişimler, onların kimyasallarla giderimini güçleştirmektedir. Bu amaçla organik polimerler kullanılmaya başlanmıştır. Bu polimerlerin kullanılmasıyla inorganik maddelere göre daha iyi renk giderimi ve daha az çamur oluşumu gözlenmektedir. Ancak organik polimerler de tam bir renk giderimi sağlamak için yetersizdir. Katyonik, asit, direkt, vat, mordant ve reaktif boyalar zor koagüle olmakta, ortama flokülant eklenmesi bile çökeltme verimini çok fazla değiştirmemektedir. Bu nedenle bu tip boyaların kimyasal çöktürme ve flokülasyon ile uzaklaştırılmasında çok iyi sonuçlar alınamamaktadır (Gökkuş, 2006).

Sülfür ve dispers boyalar ise çok iyi koagüle olmaktadır. Bu nedenle, kolaylıkla çökelme olmakta ve böylece iyi bir renk giderimi sağlanmaktadır. Kimyasal çöktürme ve flokülasyon işlemi bu tür boyalar için oldukça etkili bir renk giderim yöntemidir (Başıbüyük vd., 1998). Aşırı miktarda koagülant kullanılmasına bağlı olarak oluşan fazla çamur miktarı ve yüksek işletme maliyeti, bu yöntemin en önemli dezavantajlarıdır (Gezergen, 1998).

4.2.2. Fiziksel Yöntemler

4.2.2.1. Membran filtrasyonu

Membran filtrasyonu, ürün arındırma işlemi için birçok endüstri tarafından kullanılmaktadır. Membran, iki farklı fazı veya ortamı birbirinden ayıran ve maddelerin bir taraftan diğer tarafa özel bir şekilde geçişini sağlayan yarı geçirgen bir tabakadan oluşmaktadır. Membrana giren su, besleme suyu ve membran içinden geçen su süzüntü olarak adlandırılır. Membran teknolojilerinin; boyarmaddelerin temizlenmesi, boya oluşumu için kullanılan yardımcı kimyasalların tekrar kullanılabilmesi ya da saflaştırılmış su üretimi potansiyeline sahip olması gibi avantajları vardır. Bu yöntem durulama, yoğunlaştırma ve en önemlisi boyayı atıktan uzaklaştırma yeteneğine sahiptir (Mishra and Tripathy, 1993; Xu and Lebrun, 1999). Diğer metotlarla kıyaslandığında;

mikrobiyal aktiviteye, sıcak ve elverişsiz kimyasal ortamlara dayanıklılık gibi bazı üstünlükleri vardır. Ayrıştırmadan sonra kalan yoğunlaşmış kalıntıların bertaraf problemleri, yüksek yatırım maliyeti, membran değişimi ve olası tıkanıklık problemleri ise bu metodun dezavantajlarıdır.

Membranlar çok ince olmakla beraber, yoğunluklarına bağlı olarak sahip oldukları boşluk yapısına göre organik veya inorganik yapıdaki iyon veya moleküllere geçişi sağlar veya sağlamaz. Membran sistemlerin çalışma prensibi, aralarında yarı geçirgen membran bulunan, farklı iyon konsantrasyonuna sahip olan iki çözeltinin osmotik basınç yardımıyla iyon konsantrasyonlarının eşitlenmesidir. Membran sistemleri, ultrafiltrasyon, ters osmoz ve nanofiltrasyon olarak sıralanabilir.

Ultrafiltrasyon: Ultrafiltreleme boyanın ve suyun geri kazanımı ya da yeniden kullanım olasılığı gibi avantajlara sahiptir. Membranın uzaklaştırma özellikleri membran kalınlığı ve döküm parametrelerinden etkilenir. Boya ayırma katsayısı, çözücü buharlaşma zamanı arttığında ve dökme solüsyonunun ısısı azaldığında artar.

45 ^oC ilk sıcaklıkta ve 60 saniye çözücü buharlaşma zamanında dökme solüsyonlardan hazırlanan membranlar basınca ve uygulanan boya konsantrasyonlarına bakmaksızın % 95-100 arasında boya ayırma gerçekleştirirler. 90-100 µm kalınlıktaki polisülfon

membranlar literatürde rapor edilen en iyi taşıma özelliklerini göstermişlerdir (Ramachandra et al.).

Ters Ozmoz: Su arıtma endüstrisinde ters ozmoz, bazen suyun yarı geçirgen bir membrandan geçirilmeye zorlandığı bir işlem olan hiperfiltreleme olarak da ifade edilir.

Ters ozmoz, iyonları ve daha geniş türleri boya banyosu atıklarından uzaklaştırmak için uygundur. Osmotik basınç farklılıkları bu uygulamaları sınırlamaktadır. Kentsel ve endüstriyel atıksuyun geri kullanımı için ters ozmoz fazla kullanılmamasına rağmen, deniz suyunun ve hafif tuzlu suyun tuzdan arındırılması için kullanılması oldukça yaygındır.

Nanofiltrasyon: Nanofiltrasyon, ters ozmoz ile ultrafiltreleme arasında membran ve performans özellikleri ile bir ayırma yöntemidir. Nanofiltrasyon membranları, negatif yüzeysel yüklerinden dolayı iyon seçicidir. Yani çok değerli anyonlar, tek değerli anyonlara göre daha sıkı tutulurlar. Nanofiltrasyon membranları kalınlığı 100 ile 300 µm arasında değişen ve yüksek poroziteli bir alt katman ile desteklenen filtreleme yüzeyinden oluşan asimetrik bir yapıya sahiptir. Stoyko ve Pencho (1993), reaktif boya ile kirlenmiş suyu nanofiltrasyon yöntemini kullanarak, (85-90% boya tutma ve 30-45 L/hm² süzüntü akımı düşünülerek), saflaştırma

Nanofiltrasyon: Nanofiltrasyon, ters ozmoz ile ultrafiltreleme arasında membran ve performans özellikleri ile bir ayırma yöntemidir. Nanofiltrasyon membranları, negatif yüzeysel yüklerinden dolayı iyon seçicidir. Yani çok değerli anyonlar, tek değerli anyonlara göre daha sıkı tutulurlar. Nanofiltrasyon membranları kalınlığı 100 ile 300 µm arasında değişen ve yüksek poroziteli bir alt katman ile desteklenen filtreleme yüzeyinden oluşan asimetrik bir yapıya sahiptir. Stoyko ve Pencho (1993), reaktif boya ile kirlenmiş suyu nanofiltrasyon yöntemini kullanarak, (85-90% boya tutma ve 30-45 L/hm² süzüntü akımı düşünülerek), saflaştırma

Belgede i Modifiye S.albus Kullanılarak Sulu Çözeltilerden Reaktif Kırmızı 45 (RK45) Boyarmaddesinin Giderimi İlknur Kara DOKTORA TEZĠ Kimya Anabilim Dalı Haziran 2012 (sayfa 36-0)